一种分布式源端自适应城市内涝应急系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种分布式源端自适应城市内涝应急系统，属于市政防灾技术领域。本实用新型专利技术由多个城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵和远端监控中心组成，各城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵分布在相应的城市各个积涝区域，所述城市内涝风险预警装置包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号并向相应的就地水泵输出泵变频信号，所述水位数据信号包括水位模拟量信号；各就地控制水泵的输出接入地面水，所述泵变频信号用于根据地面标高和河道水位差对接入点进行自适应提升；所述远端监控中心与各城市内涝风险预警装置通讯。本实用新型专利技术能有效提高城市应对暴雨内涝的防治水平。

A Distributed Source-End Adaptive Urban Waterlogging Emergency System

The utility model discloses a distributed source adaptive urban waterlogging emergency system, which belongs to the technical field of municipal disaster prevention. The utility model consists of a plurality of urban waterlogging risk early warning devices and corresponding local control pumps and remote monitoring centers. The urban waterlogging risk early warning devices and corresponding local control pumps are distributed in the corresponding urban waterlogging areas. The urban waterlogging risk early warning device includes a controller and a water level sensor, and the controller receives water from the water level sensor output. The pump frequency conversion signal is output to the corresponding local water pump, and the water level data signal includes the water level analog signal; the pump frequency conversion signal is used for adaptively lifting the access point according to the ground elevation and the water level difference of the river channel; the remote monitoring center communicates with the waterlogging risk early warning devices of the cities. The utility model can effectively improve the prevention and control level of the city against rainstorm waterlogging.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式源端自适应城市内涝应急系统
本技术属于市政防灾
，具体涉及一种分布式源端自适应城市内涝应急系统。
技术介绍
城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。造成内涝的客观原因是降雨强度大，范围集中。降雨特别急的地方可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。由于城市降雨过程具有随机性，且由于城市雨水管网设计标准偏低，当城市降雨超过设计标准，将形成内涝，严重影响城市正常的生产生活。当前国家相关部门推出城市内涝防止规范标准，采用高标准来设计城市内涝防治系统。但是原有的设计方法在当前规范要求下其实并不能满足要求，主要原因如下：(1)已建城区原有雨水管道上下游衔接关系不可能破坏，除非将已有雨水管网全部重新修建，但这从经济角度分析不可能实现；(2)超过雨水管网设计标准的大暴雨发生概率较小，而现有技术措施主要采用深层隧道及大口径雨水管道来进行内涝防治系统设计，采用过高的规格建造大口径的雨水管道在一年中大部分时间处于低效工作状态，雨水管道中水流流速过低，将导致杂质沉淀在管道中加大管网后期维护的资金及人力投入。
技术实现思路
本技术目的是提供一种分布式源端自适应城市内涝应急系统，从而提高城市应对暴雨内涝的防治水平。具体地说，本技术是采用以下技术方案实现的，由多个城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵和远端监控中心组成，各城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵分布在相应的城市各个积涝区域，其中：所述城市内涝风险预警装置包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号并向相应的就地水泵输出泵变频信号，所述水位数据信号包括水位模拟量信号；各就地控制水泵的输出接入地面水，所述泵变频信号用于根据地面标高和河道水位差对接入点进行自适应提升；所述水位传感器包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地；所述远端监控中心与各城市内涝风险预警装置通讯。上述技术方案的进一步特征在于：所述城市内涝风险预警装置还具有GPS定位模块，所述控制器接收GPS定位模块输出的GPS信号。上述技术方案的进一步特征在于：所述城市内涝风险预警装置还具有数据显示及声光警示模块，所述数据显示及声光警示模块展示当前内涝水位信息并进行相应警示。上述技术方案的进一步特征在于：所述城市内涝风险预警装置通过无线通讯和/或有线通讯与远端监控中心和/或现场设备通讯。上述技术方案的进一步特征在于：所述水位数据信号还包括水位开关量信号，所述水位传感器的第二测量杆杆身不同高度处作为水位开关量输出点，各水位开关量输出点分别通过上拉电阻与电源正极相连。上述技术方案的进一步特征在于：所述水位传感器的第一测量杆上设有水位刻度，外壳上相应设置观测区。上述技术方案的进一步特征在于：所述水位传感器的第二测量杆由支撑体以及绕制在支撑体上的电阻丝构成。上述技术方案的进一步特征在于：所述支撑体的表面涂聚硅氧烷超疏水剂形成疏水界面。上述技术方案的进一步特征在于：所述水位传感器的外壳下方设置有固定孔。本技术的有益效果如下：(1)现有城市内涝防治系统随着排水距离增加，其管道埋设深度将不断增加，而本技术实施时水头线高于地面，管道埋深不会影响雨水排放，故能有效减小雨水管道埋设深度，(2)当地面发生内涝后，如果地表地势落差不大，现有城市内涝防治系统中管道将不会发生流动或者流量会减小，而本技术实施时管道排放能力将可以自适应调节，不会在内涝状态下发生失效，因此能有效提高内涝状态下排放能力；(3)本技术实施时管道埋设深度降低、管道口径变小，其工程造价及运行费用降低，同时末端一次提升改成节点自适应源端提升，能显著改善运行能耗。附图说明图1是水位传感器的结构示意图。图2是水位传感器测量杆的安装示意图。图3是水位传感器测量电气原理图。图4是城市内涝风险预警装置的结构原理图。图5是分布式源端自适应城市内涝应急系统的系统原理图。图6是分布式源端自适应城市内涝应急系统的水头线示意图。以上图中，1是传感器外壳，2是左测量杆，3是传感器固定螺孔，4是导流孔，5是测量槽，6是右测量杆。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本技术作进一步详细描述。实施例1：本技术的一个实施例，为一种分布式源端自适应城市内涝应急系统，其是对现有技术采用的雨水管网末端提升方案改为分布式源端自适应节点提升。由于采用了分布式的源端自适应节点提升替代现有技术中的末端雨水提升泵站，能够将现有大型的雨水提升泵站化整为零，从而位置前移分布到城市各个积涝道路上进行接入。如图5、6所示，其中图中(a)表示现有技术中采用的雨水管网末端提升方案，即在雨水管线的末端设置雨水提升泵站将雨水提升至河道水面，其水头线基本和管道齐平。图中(b)则是本实施例的分布式的源端自适应节点提升方案，是在城市各个积涝区域设置相应的城市内涝风险预警装置，各装置能够对装置所在地点的城市内涝风险程度进行评估并进行自适应提升并接入地面水。每个接入点按照地面标高和河道水位差进行自适应提升，末端不再提升直接接入河道，故其水头线高于地面。参见图4，本实施例的城市内涝风险预警装置具有一个嵌入式控制器MCU，该嵌入式控制器MCU构成一个控制器，采用低功耗32位ARM处理器，其接收来自水位传感器的水位开关量信号及水位模拟量信号以及GPS定位模块输出的GPS信号，对装置所在地点的城市内涝风险程度进行评估，并发送到数据显示及声光警示模块进行显示。为实现就地水位控制，MCU可以向就地控制水泵输出泵变频信号从而对水位进行控制，根据地面标高和河道水位差对接入点进行自适应提升。泵变频信号输出的频率大小跟当前内涝风险程度正相关，当内涝风险程度越高时，频率越高，反之，则输出频率较低。数据显示及声光警示模块采用宽屏LCD的方式展示当前内涝水位信息，根据规则对当前局部内涝风险进行判断，当内涝情况判断为红色时发出声音警示，同时闪烁LED灯进行告警。内涝风险严重程度判断规则如表1所示。表1内涝风险程度判断规则MCU还可以通过数据无线通讯的方式(如无线GPRS通讯等)将水位数据、位置数据、泵变频信号及内涝风险评级数据发送到远程监控中心，也可以通过数据无线通讯方式接收远程监控中心的控制指令，实现远程对内涝地点的控制和调度。此外，MCU还可以通过有线数据通讯方式(如RS232通讯等)与外界通讯，如现场短距离调试和现场对设备控制等。水位传感器结构如图1所示，外部为传感器外壳1。传感器外壳1采用ABS塑料材料制成。传感器外壳1下方有两个传感器固定螺孔3，分左右设置，通过该传感器固定螺孔可以将传感器牢固的固定。传感器内部设置有U型的测量槽5，在测量槽5的下方设有导流孔4，测量槽5通过导流孔4与外部待测环境连通。传感器采用两个测量杆实现水位检测，分别为左测量杆2和右测量杆3。如图2所示，左测量杆2插在测量槽5的左侧，采用直径5mm的铜杆制作，从该测量杆引出接线与地端连接。左测量杆2能够保持测量装置的结构重心平衡稳定作用，另外在有些测量场合可以在左测量杆2上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式源端自适应城市内涝应急系统，其特征在于，由多个城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵和远端监控中心组成，各城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵分布在相应的城市各个积涝区域，其中：所述城市内涝风险预警装置包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号并向相应的就地水泵输出泵变频信号，所述水位数据信号包括水位模拟量信号；各就地控制水泵的输出接入地面水，所述泵变频信号用于根据地面标高和河道水位差对接入点进行自适应提升；所述水位传感器包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地；所述远端监控中心与各城市内涝风险预警装置通讯。

【技术特征摘要】
1.一种分布式源端自适应城市内涝应急系统，其特征在于，由多个城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵和远端监控中心组成，各城市内涝风险预警装置及相应的就地控制水泵分布在相应的城市各个积涝区域，其中：所述城市内涝风险预警装置包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号并向相应的就地水泵输出泵变频信号，所述水位数据信号包括水位模拟量信号；各就地控制水泵的输出接入地面水，所述泵变频信号用于根据地面标高和河道水位差对接入点进行自适应提升；所述水位传感器包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地；所述远端监控中心与各城市内涝风险预警装置通讯。2.根据权利要求1所述的分布式源端自适应城市内涝应急系统，其特征在于：所述城市内涝风险预警装置还具有GPS定位模块，所述控制器接收GPS定位模块输出的GPS信号。3.根据权利要求2所述的分布式源端自适应城市内涝应急系统，其特征在于：所述城市内涝...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32